[发明专利]一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法及装置

摘要

本发明涉及一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法及装置，本发明是将金属螺柱与金属基板经电阻预热、振动均化引弧毛刺、电阻电源延时控制、金属螺柱端面均匀加热、热补偿冶金结合和焊后热处理步骤，而制得性能优良的金属螺柱与金属基板的焊接接头成品。本发明能够实现中大直径金属螺柱与厚大金属板材之间的焊接，适用于钢、镍、铜、钛、铝、镁金属螺柱与同种或异种金属材料基板之间的焊接，特别适用于大直径、高碳当量钢金属螺柱的焊接。

主权项

一种应用电阻与电弧复合热源的螺柱焊接方法，其特征在于将金属螺柱与金属基板经电阻预热、振动均化引弧毛刺、电阻电源延时控制、金属螺柱端面均匀加热、热补偿冶金结合和焊后热处理步骤，而制得性能优良的金属螺柱与金属基板的焊接接头成品，具体步骤如下：步骤一，电阻预热：将经过预处理后的金属螺柱（1）与金属基板（2）在压力10～100MPa条件下压紧，开启电阻电源（4），控制电流为500～2000A，在电阻热的作用下预热金属螺柱（1）与金属基板（2），预热时间0.5～5s；步骤二，振动均化引弧毛刺：将步骤一预热后的金属螺柱（1）与金属基板（2）通过电阻加热至300～700℃，使得金属螺柱（1）与金属基板（2）接触部分均匀受热，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，再以5～10Hz的频率振动，振幅1～2mm，振动2～5s，打开电弧电源（6），控制电流为600～3000A，使金属螺柱（1）与金属基板（2）连接处产生多量化和均匀化的引弧毛刺；步骤三，电阻电源延时控制：在步骤二的基础上，保持引弧前的温度的条件下，将金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下向上提起，上升到1.5～2mm时，关闭电阻电源（4）；步骤四，金属螺柱端面均匀加热：在步骤三的基础上，金属螺柱（1）上升至1.5～7mm时，引燃均化电弧，使电弧置于金属螺柱（1）与金属基板（2）之间，均化电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面局部熔化，电弧加热时间700～1500ms；步骤五，热补偿冶金结合：在步骤四的基础上，电弧使金属螺柱（1）与金属基板（2）的连接界面形成熔池后，关闭电弧电源（6），电弧熄灭，金属螺柱（1）在轴向位移装置（5）的作用下，以速度为100～200mm/s向金属基板（2）移动，金属螺柱（1）与金属基板（2）接触的同时打开电阻电源（4），控制电流为200～1000A，金属螺柱（1）与金属基板（2）进行局部挤压，同时挤出部分液态金属，金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻热补偿的过程中实现冶金结合； 步骤六，焊后热处理：将步骤五实现冶金结合的金属螺柱（1）与金属基板（2）在电阻电源（4）加热条件下进行焊后热处理，电阻加热时间1～10s，关闭电阻电源（4），得到焊接接头成品。